США и Япония осуществляют совместный проект по проведению испытаний переходных процессов быстрых реакторов на разных видах топлива. Эти эксперименты являются частью четырехлетней инициативы по совместному несению расходов между Министерством энергетики США (DOE) и Японским агентством по атомной энергии (JAEA) в рамках деятельности Рабочей группы по исследованиям и разработкам в области гражданской атомной энергетики. В экспериментах будет применяться устройство, разработанное Национальной лабораторией Айдахо (INL), на котором можно проводить эксперименты по испытанию топлива для усовершенствованных реакторов на ядерной установке для исследования переходных процессов (TREAT).
Недавно в INL завершили первоначальные испытания этого специализированного устройства для проведения экспериментов с топливом на установке TREAT, где можно имитировать условия быстрых реакторов во время постулированных аварийных условий. Устройство оснащено приборами, необходимыми для контроля реакции топлива на эти условия в реальном времени.
INL перенаправила сохранившиеся свежие топливные стержни из своего бывшего реактора EBR-II на проведение экспериментальных пусконаладочных испытаний. Экспериментальный реактор-размножитель EBR-II — это выведенный из эксплуатации в INL реактор с натриевым теплоносителем, который когда-то работал на мощности 62,5 МВт(т), промежуточную замкнутую петлю второго контура с натриевым теплоносителем и паровую установку, которая производила 19 МВт(э) через обычный турбогенератор.
В настоящее время исследователи переключают свое внимание на эксперименты с переходными процессами с использованием материалов с глубоким выгоранием ядерного топлива, информация о которых содержится в архивах результатов испытаний на облучение, проведенных в реакторе EBR-II. В этих испытаниях используется смешанное оксидное топливо, применяемое в проектах японских и французских быстрых реакторов, и топливо из металлического сплава, которое является предпочитают в США.
В Министерстве энергетики США сообщили, что эксперименты с переходными процессами с применением облученного топлива станут первыми в своем роде за период более чем 20 лет. Капсула INL также предоставляет новые возможности для испытаний на установке TREAT, которые помогут продвинуть исследования эффективности топлива для быстрых реакторов с натриевым охлаждением.
Япония и США уже проводили испытания на разных видах топлива с глубоким выгоранием для быстрых реакторов в конце 1980-х гг. до останова реактора EBR-II и перевода TREAT в режим простоя в 1994 г. Позднее Министерство энергетики повторно запустило реактор TREAT в 2017 г., чтобы вернуть возможность для проведения испытаний переходных процессов в США в поддержку разработки и квалификации новых технологий ядерного топлива и реакторов.
TREAT является одним из нескольких реакторов в мире, разработанных специально для того, чтобы проводить эксперименты с повреждением ядерного топлива в контролируемых условиях. Этот испытательный реактор производит внезапные всплески энергии, известные как переходные процессы, которые в пять раз мощнее, чем на коммерческой АЭС, предоставляя возможность ученым изучить поведение топлива.
В настоящее время INL работает над подготовкой первого из четырех экспериментов с облученным топливом в TREAT. Ожидается, что первое испытание переходных процессов начнется в феврале. Лаборатория планирует закончить первые три эксперимента на топливе DOE/JAEA к началу весны и завершить запланированные испытания до конца следующего года.